一建通信实务知识要点

一建通信实务知识要点交换系统分类及特点1L411050交换系统

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P35本节的考点：掌握交换系统分类及特点掌握电路交换设备的功能及构成掌握分组交换技术的应用及特点

1L411051掌握交换系统分类及特点传输系统是通信网络的神经系统，交换系统则是各个神经的中枢，它在通信网络担负着为信源和信宿之间信息的连接桥梁，其核心设备是交换机。根据信源和信宿之间传输信息的种类，交换系统主要分为电路交换、报文交换和分组交换系统。一、电路交换（一）工作原理电路交换是在通信网中任意两个或多个用户终端之间建立电路暂时连接的交换方式，暂时连接独占一条电路并保持到连接释放为止。利用电路交换进行数据通信或电话通信必须经历三个阶段：建立电路阶段、传送数据或语音阶段和拆除电路阶段.电路交换属于电路资源预分配系统。电路交换系统有两种交换方式：空分交换和时分交换。1．空分交换是入线在空间位置上选择出线并建立连接的交换。空分交换基本原理可归纳为以n条入线通过以nxm接点矩阵选择到m条出线或某一指定出线，但接点同一时间只能为一次呼叫利用，直到通信结束才释放。2．时分交换是时分多路复用（TDM）在交换上的具体应用。在时分交换方式中，通过时隙交换网络完成语音的时隙搬移，从而做到入线和出线间信号交换。（二）电路交换的特点电路交换的特点是可提供一次性无间断信道。在利用电路交换进行通信时，存在着两个限制条件：首先，在进行信息传送时，通信双方必须处于同时激活可用状态；其次，两个站之间的通信资源必须可用，而且必须专用。1．呼叫建立时间长，并且存在呼损：在通信双方所在的两节点之间（中间可能有若干个节点）建立一条专用信道所花的时间称为呼叫建立时间。在电路建立过程中，若由于交换网繁忙等原因而使建立失败，对于交换网则要拆除已建立的部分电路，用户需要挂断重拨，这叫呼损。过负荷时呼损率增加，但不影响接通的用户。2．对传送信息没有差错控制3．对通信信息不做任何处理，原封不动地传送（信令除外）：一旦电路建立后，数据以固定的速率传输。除通过传输通道形成的传播延迟以外，没有其他延迟。在每个节点上的延迟很小，因此延迟完全可以忽略。电路交换适用于实时、大批量、连续的数据传输。4．线路利用率低：从电路建立到进行数据传输，直至通信链路拆除，通道都是专用的，再加上通信建立时间、拆除时间和呼损，其利用率较低。5．通信用户间必须建立专用的物理连接通路6.实时性较好：每一个终端发起呼叫或出现其他动作，系统能够及时发现并做出相应的处理。二、报文交换（一）报文交换的原理报文交换又称为存储转发交换，与电路交换的原理不同，不需要提供通信双方的物理连接，而是将所接收的报文暂时存储。报文中除了用户要传送的信息以外，还有目的地址和源地址。交换节点要分析目的地址和选择路由，并在该路由上排队，等待有空闲电路时才发送到下一交换节点。报文交换可以进行速率、码型的变换，具有差错控制措施，可以发送多目的地址的报文，过负荷时则导致时延的增加。（二）报文交换的特点报文交换是交换机对报文进行存储一转发，它适合于电报和电子函件业务。1．报文交换过程中，没有电路的接续过程，也不存在把一条电路固定分配给一对用户使用，而一条链路可进行多路复用，从而大大提高了链路的利用率。2．交换机以“存储一转发”方式传输数据信息，它不但可以起到匹配输入输出传输速率的作用，易于实现各种不同类型终端之间的互通，而且还能起到防止呼叫阻塞、平滑通信业务量峰值的作用。3．不需要收、发两端同时处于激活状态。4．传送信息通过交换网时延较长，时延变化也大，不利于交互型实时业务。5．对设备要求较高。交换机必须具有大容量存储、高速处理和分析报文的能力。三、

三、分组交换（一）分组交换原理分组交换采用存储一转发方式．，将用户要传送的信息分割为若干个分组，每个分组中有一个分组头，含有可供选路的信息和其他控制信息。分组交换节点对所收到的各个分组分别处理，按其中的选路信息选择去向，以发送到能到达目的地的、下一个交换节点。（二）分组交换方式，为适应不同业务的要求，分组交换可提供两种服务方式：虚电路方式与数据报方式。

1.虚电路虚电路方式是面向连接的方式，就是在用户数据传送前先通过发送呼叫请求分组建立端到端的虚电路；一旦虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送，最后通过呼叫清除分组来拆除虚电路。(1)虚电路不同于电路交换中的物理连接，而是逻辑连接。虚电路并不独占线路，在一条物理线路上可以同时建立多个虚电路，以达到资源共享。(2)虚电路方式的每个分组头中含有对应于所建立的逻辑信道标识，不需进行复杂的选路；属于同一呼叫的各分组在同一条虚电路上传送，按原有的顺序到达终点，不会产生失序现象；对故障较为敏感，当传输链路或交换节点发生故障时可能引起虚电路的中断，需要重新建立。(3)虚电路方式适用于较连续的数据流传送，如文件传送、传真业务等。2．数据报(1)数据报不需要预先建立逻辑连接，称为无连接方式。(2)数据报方式的每个分组头中含有详细的目的地址，各个分组独立地进行选路；属于同一呼叫的各分组可从不同的路由转送，会引起失序；由于各个分组可选择不同的路由，对故障的防卫能力较强，从而可靠性较高。(3)数据报方式适用于面向事物的询问／响应型数据业务。（三）分组交换的特点1．分组交换的主要优点(1）信息的传输时延较小，而且变化不大，能较好地满足交互型通信的实时性要求；(2)易于实现链路的统计时分多路复用，提高了链路的利用率。(3）容易建立灵活的通信环境，便于在传输速率、信息格式、编码类型、同步方式以及通信规程等方面都不相同的数据终端之间实现互通。(4）可靠性高。分组作为独立的传输实体，便于实现差错控制，从而大大地降低了数据信息在分组交换网中的传输误码率，一般可达10-10以下。(5)经济性好。信息以“分组”为单位在交换机中进行存储和处理，节省了交换机的存储容量，提高了利用率，降低了通信的费用。2．分组交换的主要缺点(1)由于网络附加的信息较多，影响了分组交换的传输效率。(2).实现技术复杂。交换机要对各种类型的分组进行分析处理，这就要求交换机具有较强的处理功能。电路交换设备的功能及构成1L411052掌握电路交换设备的功能及构成一、电话交换机的任务、功能及组成（一）电话交换机的任务及功能电话交换机的基本任务是完成任意两个电话用户之间的通话接续。交换机必须有下列功能：呼叫检出、接收被叫号码、对被叫进行忙闲测试、向被叫振铃，向主叫送回铃音、被叫应答，接通话路，双方通话、及时发现话终，进行拆线，使话路复原。（二）电话交换机系统构成交换机系统由进行通话的话路系统和连接话路的控制系统构成。1．话路系统包括用户电路、设备、交换网络、出中继器、入中继器、绳路及具有监视功能的信号。话路系统的构成方式有空分方式和时分方式。空分方式传送模拟信号，时分方式传送数字信号。2．控制系统包括译码、忙闲测试、路由选择、链路选试、驱动控制、计费等设备。控制系统的控制方式有布线逻辑控制方式（简称布控方式）和存储程序控制方式（简称程控方式）。二、程控数字交换机功能程控数字交换机的特点是将程控、时分、数字技术融合在一起。所以时分程控数字交换机就比其他制式的交换机有更多的优点，得到广泛的应用。（一）程控数字交换原理程控数字交换机是直接交换数字化的语音信号，欲实现数字信号交换的目的，必须做到在不同话路时隙发送和接受信号。只有这两个方向的交换同时建立起来，才能完成数字话音信号交换。实现这个功能要依靠数字交换设备。数字交换实质上就是把PCM系统有关的时隙内容在时间位置上进行搬移，因此也叫做时隙交换。数字交换网络由时间（T）接线器和空间（S)接线器组成，能够将任何输入PCM复用线上的任一时隙交换到任何输出PCM复用线上的任一时隙中去。在同一条PCM总线的不同时隙之间进行交换，采用时间（T）型接线器完成；在不同PCM总线的同一时隙之间进行交换，采用空间（S)型接线器完成；在不同PCM总线的不同时隙之间进行交换，采用TST或STS型交换网络完成。（二）程控数字交换机的基本功能程控数字交换机系统所具有的基本功能应包含检测终端状态、收集终端信息和向终端传送信息的信令与终端接口功能，交换接续功能和控制功能。1．信令与终端接口功能对于数字交换系统来讲，进入交换网络的必须是数字信号，这就要求接口电路应具有模／数（A/D）转换功能和数／模（D/A）转换功能。对于各种不同的外围环境要有不同的接口。为了建立用户间的信息交换通道、就要传递各自的状态信息，这些状态信息有呼叫请求与释放信息、地址信息和忙闲信息。它们都以信令的方式通过终端接口进行传递。所以不同的接口电路配以不同的信令方式。2．交换接续功能对于电路交换而言，交换机的功能就是要为两个通话用户建立一条语音通路，这就是交换机的交换接续功能。交换接续功能是由交换网络实现的。空分交换机使用空分的交换网络，完成模拟信号的空间交换任务。数字交换机使用数字交换网络，通过语音存储器完成时隙交换任务。3．控制功能上述的信令与接口功能和交换接续功能都是在控制功能的指令下进行工作的。控制功能可分为低层控制和高层控制。低层控制主要是指对连接功能和信令功能的控制即扫描与驱动：扫描用来发现外部事件的发生或信令的到来，驱动用来控制通路的连接、信令的发送或终端接口的状态变化。高层控制是指与硬设备隔离的高一层呼叫控制三、程控数字交换机构成为了完成上述功能，数字交换机的硬件系统应包括话路系统和控制系统。交换机的软件系统则包括操作系统和应用系统等。

（一）硬件系统程控数字交换机硬件系统由话路系统、控制系统、外围设备组成。1．话路系统由用户模块、远端用户模块、选组级（数字交换网络）、各种中继接口、信号部件等组成。用户模块：是模拟用户终端与数字交换网络（选组级）之间的接口电路，由用户电路和用户集线器组成。2．控制系统一般可分为三级：第一级：电话外设控制级：对靠近交换网络及其他电话外设部分进行控制。第二级：呼叫处理控制级：它是整个交换机的核心。第三级：维护测试级。3．外围设备磁带机或磁盘机，维护终端设备，测试设备，时钟，录音通知设备，监视告警设备

（二）软件系统程控交换机的软件由运行软件和支援软件两大类组成。1．运行软件运行软件是交换机在运行中直接使用的软件。它可分成系统程序和应用程序。系统程序是交换机硬件同应用程序之间的接口。它有内部调度程序、输入／输出处理程序、资源调度和分配、处理机间通信管理、系统监视和故障处理、人一机通信等程序。应用程序包含有呼叫处理、用户线及中继线测试、业务变更处理、故障检测、诊断定位等程序。2.支援软件支援软件是用来开发、生成和修改交换机的软件，以及开通时的测试程序。支援软件包括编译程序，连接装配程序，调试程序，局数据生成，用户数据生成等程序。为了保证交换机的业务不间断则要求软件应具有安全可靠性、可维护性、可扩充性，不仅完成呼叫处理，还应具有完善的维护和管理功能。分组交换技术的应用及特点1L411053掌握分组交换技术的应用及特点分组交换也称包交换，是为了适应计算机通信的需要而发展起来的，是数据通信的重要手段之一。一、X.25分组交换公用分组交换数据是采用分组交换技术，给用户提供低速数据业务的数据通信网。1976年，CCITT正式公布了著名的X.25建议，为公用数据通信的发展奠定了基础。X.25建议是数据终端设备（DTE）与数据电路终端设备（DCE）之间的接口协议，它使得不同的数据终端设备能接入不同的分组交换网。由于X.25协议是分组交换网中最主要的一个协议，因此，有时把分组交换网又叫做X.25网。OSI共有七层：物理层、数据链路层、网络层、传送层、会话层、表示层和应用层x.25涉及到底三层二、帧中继．帧中继是分组交换网的升级换代技术，帧中继是以分组交换技术为基础。与X.25协议相比，帧中继仅完成物理层和数据链路层的功能，不再进行逐段流量控制和差错控制，在使用简化分组交换传输协议相关信息的前提下，大大提高了网络传输效率，以帧为单位进行数据传输与交换。帧中继技术是在开放系统互联（OSI）第二层上用简化的方法传送和交换数据单元的一种技术。（一）帧中继技术特点帧中继是分组交换网的升级换代技术，帧中继是以分组交换技术为基础，同X.25分组交换技术相比，它具有下列特点：1．网络资源利用率高2．传输速率高3．费用低廉4．兼容性好5．组网功能强

（二）帧中继交换机1．帧中继交换机的分类目前，帧中继交换机大致有以下三类：(1)改装型X.25分组交换机。(2)采用全新的帧中继结构设计的新型交换机(3)采用信元中继、ATM技术且支持帧中继接口的ATM交换机2.帧中继交换机的特性(1)帧中继交换机具有三种类型的接口：用户接入接口、中继接口和网管接口。(2)具有业务分级管理的功能。(3)具有宽带管理功能。(4)具有用户线管理、中继管理、路由管理和PVC状态管理功能，支持PVC(永久性虚电路)和SVC(半永久性虚电路)连接，具有自动节点间路由和连接管理能力。(5)具有拥塞管理功能。(6)具有信令处理能力。(7)具有用户选用业务处理能力。(8)具有网管控制信息通信功能。(9)具有网络同步能力，能够与其他网络互联／互通。三、异步转移模式（ATM)异步转移模式（ATM）通信网是实现高速、宽带传输多种通信业务的现代数据通信网形式之一。ATM是ITU-T确定用于宽带综合业务数字网（B-ISDN）的复用、传输和交换模式技术。1.ATM在综合了电路交换和分组交换优点的同时，克服了电路交换方式中网络资源利用率低、分组交换方式信息时延大和抖动的缺点，可以把语音、数据、图像和视像等各种信息进行一元化的处理、加工、传输和交换，大大提高了网络的效率。ATM构成的网络具有综合处理信息的能力，在现代通信网中占有十分重要的地位。2.ATM提供高速、高服务质量的信息交换，灵活的带宽分配及适应从很低速率到很高速率的带宽业务。其交换技术的特点如下：(1)采用面向连接的工作方式，通过建立虚电路来进行数据传输，同时也支持无连接业务。(2）采用固定长度的数据包，信元由53个字节组成，开头5个为信头，其余48个为信息域，或称净荷。信头简单，可减少处理开销。(3)ATM技术简化了网络功能与协议。网络流量控制口拥塞控制采用连接接纳控制（CAC）和应用参数控制（UPC）等合约式方法，并在网络出现拥塞时通过丢弃信元来缓解拥塞。四、路由器（一）应用1．路由器是网络层的互联设备，用于连接多个逻辑上分开的网络，在网络层将数据包进行存储转发。它只接收源站或其他路由器的信息。路由器是连接IP网的核心设备。2．路由器主要用于网络连接，进行数据处理以及配置管理、容错管理、性能管理等。3．路由器的功能分为数据通道功能和控制通道功能。数据通道功能用于完成每一个到达分组的转发处理，包括路由查表、向输出端传送分组和输出分组调度；控制通道功能用于系统的配置、管理及路由表维护。（二）路由器组成及分类1．路由器主要由输入／输出端口、交换机构、处理机组成。输入／输出端口连接与之相连的子网；交换机构在路由器内部连接输入与输出端口；处理机负责建立路由转发表。2．由于应用场合的不同，路由器可分为骨干路由器、企业路由器和接入路由器。骨干路由器用于连接各企业网；企业路由器用于互连大量的端系统；接入路由器用于传统方式连接拨号用户。五、多协议标记交换（MPLS)（一）标记交换标记交换，是指标记路由器（LSR）根据标记转发数据。MPLS基本网络结构由标记边缘路由器（LER）和标记路由器（LSR）组成。（二）多协议标记交换的技术特点MPLS支持多种协议，可使不同网络的传输技术统一在MPLS平台上，保证多种网络的互联互通。对上，它可以支持IPv4和IPv6协议，以后将逐步扩展到支持多种网络层协议；对下，它可以同时支持X.25,ATM、帧中继、PPP,SDH,DWDM等多种网络。MPLS是一种与链路层无关的技术。MPLS的流量控制机制主要包括路由选择、负载均衡、路径备份、故障恢复、路径优先级碰撞等，在流量控制方面更优于传统的IP网络。数字数据网的构成及应用1L411060其他通信网共四个考点：掌握数字数据网的构成及应用掌握用户接入网类型及应用熟悉计算机网络的内容了解下一代网络（NGN)

1L411061掌握数字数据网的构成及应用

一、数字数据网的特点1．数字数据网（DDN）是利用数字信道传输数据的一种传输网络。它的传输媒介有光缆、数字微波、卫星信道，用户端可用普通的电缆和双绞线。和X.25提供交换式的数据连接不同，DDN是为计算机联网提供半永久性固定或半半永久性固定的连接数据通道。DDN向用户提供的是半永久性的数字连接，沿途不进行复杂的软件处理，因此延时较小，避免分组交换网中传输时延大且不固定的缺点；DDN采用数字交叉连接装置，可根据用户需要，在约定的时间内接通所需带宽的线路，信道容量的分配和接续在计算机控制下进行，且有较大的灵活性。2．利用数字信道传输数据信号与传统的模拟信道相比，具有传输质量高、速度快、带宽利用率高等一系列优点。(1)DDN是同步数据传输网，传输质量高，传输误码率可达10-11。(2)传输速率高，网络时延小。(3)DDN是任何规程都可以支持、不受约束的全透明传输网，可支持数据、图像、话音等多种业务。(4)网络运行管理简便。DDN将检错、纠错等功能放到智能化程度较高的终端来完成，因而简化了网络运行管理和监控的内容，这样也为用户参与网络管理创造了条件。(5)DDN对数据终端设备的数据传输速率没有特殊的要求。二、DDN的组成和一般结构形式（一）DDN的组成。数字数据传输系统主要由本地网系统、复用及交叉连接系统、局间传输系统、同步定时系统和网络管理系统等五部分组成。1．本地接入系统本地接入系统由用户设备、用户线和用户接入单元组成，其中把用户线和用户接入单元称为用户环路。(1)用户设备发出的信号是用户的原始信号，可以是脉冲形式的数据信号、音频形式的话音和传真信号、数字形式的数据信号等。它们共同特点是适合于在用户设备中处理，而不适合在用户线上传输。常用的用户设备有数据终端设备（DTE)、个人计算机、工作站、窄带话音和数据多路复用器、可视电话机等。(2)用户线指一般的市话用户使用的电缆或光缆。(3)用户接入单元的作用2．复用及交叉连接系统(1)复用就是把多路信号集合在一起，共同占用一个物理传输介质，典型的复用方式有频分复用（FDM）和时分复用口（TDM)。（2）数字交叉连接系统（DCS）用于通信线路的交叉、调度及管理。它由同步电路、交叉连接、微机处理三个单元组成。同步电路为网络提供精确的定时信号，用于进行时隙校准；交叉连接负责完成时隙的交叉连接；微机处理用于管理内部和外部操作。主要功能是维持操作系统，处理输入的命令和内部中断，监测内部出错及告警信号并作出反应，以及执行时隙交叉并监视系统是否正常工作。DCS采用单级时隙交换结构，由于没有中间交换环节，因而就不存在中间阻塞路径，使得它对任何数量的64kbit/s线路的交叉不会阻塞。DCS可在极短的时间内对N×64kbit/s和2.048Mbit/s线路进行交换，并可对任意通道进行测试。DCS可提供端到端的最优连接，使通信